銅
1.銅的自然屬性
銅是人類最早發(fā)現(xiàn)的古老金屬之一,早在三千多年前人類就開始使用銅。自然界中的銅分為自然銅、氧化銅礦和硫化銅礦。自然銅及氧化銅的儲(chǔ)量少,現(xiàn)在世界上80%以上的銅是從硫化銅礦精煉出來的,這種礦石含銅量極低,一般在2-3%左右。金屬銅,元素符號(hào)CU,原子量63.54,比重8.92,熔點(diǎn)1083Co。純銅呈淺玫瑰色或淡紅色。銅具有許多可貴的物理化學(xué)特性,例如其熱導(dǎo)率都很高,化學(xué)穩(wěn)定性強(qiáng),抗張強(qiáng)度大,易熔接,且抗蝕性、可塑性、延展性。純銅可拉成很細(xì)的銅絲,制成很薄的銅箔。能與鋅、錫、鉛、錳、鈷、鎳、鋁、鐵等金屬形成合金,形成的合金主要分成三類:黃銅是銅鋅合金,青銅是銅錫合金,白銅是銅鈷鎳合金。
2.銅的冶煉
從銅礦中開采出來的銅礦石,經(jīng)過選礦成為含銅品位較高的銅精礦或者說是銅礦砂,銅精礦需要經(jīng)過冶煉提成,才能成為精銅及銅制品。
A.銅礦石的加工
工業(yè)上使用的銅有電解銅(含銅99.9%~99.95%)和精銅(含銅99.0%~99.7%)兩種。前者用于電器工業(yè)上,用于制造特種合金、金屬絲及電線。后者用于制造其他合金、銅管、銅板、軸等。
a.銅礦石的分類及屬性:
煉銅的原料是銅礦石。銅礦石可分為三類:
(1)硫化礦,如黃銅礦(CuFeS2)、斑銅礦(Cu5FeS4)和輝銅礦(Cu2S)等。
(2)氧化礦,如赤銅礦(Cu2O)、孔雀石[CuCO3Cu(OH)2]、藍(lán)銅礦[2CuCO3Cu(OH)2]、硅孔雀石(CuSiO32H2O)等。
(3)自然銅。銅礦石中銅的含量在1%左右(0.5%~3%)的便有開采價(jià)值,因?yàn)椴捎酶∵x法可以把礦石中一部分脈石等雜質(zhì)除去,而得到含銅量較高(8%~35%)的精礦砂。
b.銅礦石的冶煉過程:
從銅礦石冶煉銅的過程比較復(fù)雜。以黃銅礦為例,首先把精礦砂、熔劑(石灰石、砂等)和燃料(焦炭、木炭或無煙煤)混合,投入“密閉”鼓風(fēng)爐中,在1000℃左右進(jìn)行熔煉。于是礦石中一部分硫成為SO2(用于制硫酸),大部分的砷、銻等雜質(zhì)成為AS2O3、Sb2O3等揮發(fā)性物質(zhì)而被除去:2CuFeS2+O2=Cu2S+2FeS+SO2↑。一部分鐵的硫化物轉(zhuǎn)變?yōu)檠趸铮?FeS+3O2=2FeO+2SO2↑。Cu2S跟剩余的FeS等便熔融在一起而形成“冰銅”(主要由Cu2S和FeS互相溶解形成的,它的含銅率在20%~50%之間,含硫率在23%~27%之間),F(xiàn)eO跟SiO2形成熔渣:FeO+SiO2=FeSiO3。熔渣浮在熔融冰銅的上面,容易分離,借以除去一部分雜質(zhì)。然后把冰銅移入轉(zhuǎn)爐中,加入熔劑(石英砂)后鼓入空氣進(jìn)行吹煉(1100~1300℃)。由于鐵比銅對(duì)氧有較大的親和力,而銅比鐵對(duì)硫有較大的親和力,因此冰銅中的FeS先轉(zhuǎn)變?yōu)镕eO,跟熔劑結(jié)合成渣,而后Cu2S才轉(zhuǎn)變?yōu)镃u2O,Cu2O跟Cu2S反應(yīng)生成粗銅(含銅量約為98.5%)。2Cu2S+3O2=2Cu2O+2SO2↑,2Cu2O+Cu2S=6Cu+SO2↑,再把粗銅移入反射爐,加入熔劑(石英砂),通入空氣,使粗銅中的雜質(zhì)氧化,跟熔劑形成爐渣而除去。在雜質(zhì)除到一定程度后,再噴入重油,由重油燃燒產(chǎn)生的一氧化碳等還原性氣體使氧化亞銅在高溫下還原為銅。得到的精銅約含銅99.7%。
B.銅的冶煉工藝
銅治金技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了漫長的過程,但至今銅的冶煉仍以火法治煉為主,其產(chǎn)量約占世界銅總產(chǎn)量的85%,現(xiàn)代濕法冶煉的技術(shù)正在逐步推廣,濕法冶煉的推出使銅的冶煉成本大大降低。 火法冶煉與濕法冶煉(SX-EX)。
a.火法煉銅:
通過熔融冶煉和電解精火煉生產(chǎn)出陰極銅,也即電解銅,一般適于高品位的硫化銅礦?;鸱ㄒ睙捯话闶窍葘⒑~百分之幾或千分之幾的原礦石,通過選礦提高到20-30%,作為銅精礦,在密閉鼓風(fēng)爐、反射爐、電爐或閃速爐進(jìn)行造锍熔煉,產(chǎn)出的熔锍(冰銅)接著送入轉(zhuǎn)爐進(jìn)行吹煉成粗銅,再在另一種反射爐內(nèi)經(jīng)過氧化精煉脫雜,或鑄成陽極板進(jìn)行電解,獲得品位高達(dá)99.9%的電解銅。該流程簡短、適應(yīng)性強(qiáng),銅的回收率可達(dá)95%,但因礦石中的硫在造锍和吹煉兩階段作為二氧化硫廢氣排出,不易回收,易造成污染。近年來出現(xiàn)如白銀法、諾蘭達(dá)法等熔池熔煉以及日本的三菱法等、火法冶煉逐漸向連續(xù)化、自動(dòng)化發(fā)展。
生產(chǎn)過程大致如圖:
除了銅精礦之外,廢銅做為精煉銅的主要原料之一,包括舊廢銅和新廢銅,舊廢銅來自舊設(shè)備和舊機(jī)器,廢棄的樓房和地下管道;新廢銅來自加工廠棄掉的銅屑(銅材的產(chǎn)出比為50%左右),一般廢銅供應(yīng)較穩(wěn)定,廢銅可以分為:裸雜銅:品位在90%以上;黃雜銅(電線):含銅物料(舊馬達(dá)、電路板);由廢銅和其他類似材料生產(chǎn)出的銅,也稱為再生銅。
b.濕法煉銅:
一船適于低品位的氧化銅,生產(chǎn)出的精銅稱為電積銅。 現(xiàn)代濕法冶煉有硫酸化焙燒-浸出-電積,浸出-萃?。姺e,細(xì)菌浸出等法,適于低品位復(fù)雜礦、氧化銅礦、含銅廢礦石的堆浸、槽浸選用或就地浸出。濕法冶煉技術(shù)正在逐步推廣,預(yù)計(jì)本世紀(jì)末可達(dá)總產(chǎn)量的20%,濕法冶煉的推出使銅的冶煉成本大大降低。
濕法冶煉過程為:
c.火法和濕法兩種工藝的特點(diǎn) 比較火法和濕法兩種銅的生產(chǎn)工藝,有如下特點(diǎn):
(1)后者的冶煉設(shè)備更簡單,但雜質(zhì)含量較高,是前者的有益補(bǔ)充。
(2)后者有局限性,受制于礦石的品位及類型。
(3)前者的成本要比后者高。
可見,濕法冶煉技術(shù)具有相當(dāng)大的優(yōu)越性,但其適用范圍卻有局限性,并不是所有銅礦的冶煉都可采用該種工藝。不過通過技術(shù)改良,這幾年已經(jīng)有越來越多的國家,包括美國、智利、加拿大、澳大利亞、墨西哥及秘魯?shù)龋瑢⒃摴に噾?yīng)用于更多的銅礦冶煉上。濕法冶煉技術(shù)的提高及應(yīng)用的推廣,降低了銅的生產(chǎn)成本,提高了銅礦產(chǎn)能,短期內(nèi)增加了社會(huì)資源供給,造成社會(huì)總供給的相對(duì)過剩,對(duì)價(jià)格有拉動(dòng)作用。
3.銅的生產(chǎn)和消費(fèi)
a.銅資源分布:世界銅礦資源主要分布在北美、拉丁美洲和中非三地,目前全世界已探明的儲(chǔ)量共3.5億萬噸,其中智利占24%,美國占16.9%,獨(dú)聯(lián)體占10.15%,扎伊爾占7.39%,贊比亞占4.55%,秘魯占3.41%,美洲占了世界儲(chǔ)量的60%。 我國銅生產(chǎn)地集中在華東地區(qū),該地區(qū)銅生產(chǎn)量占全國總產(chǎn)量的51.84%,其中安徽、江西兩省產(chǎn)量約占30%。銅的主要消費(fèi)地則在華東和華南地區(qū),二者消費(fèi)量約占全國消費(fèi)總量70%。
b.銅的主要用途:
銅是一種紅色金屬,同時(shí)也是一種綠色金屬。說它是綠色金屬,主要是因?yàn)樗陀?,容易再溶化、再冶煉,因而回收利用相?dāng)?shù)乇阋恕?
在二十世紀(jì)60年代, 銅最大的使用市場是電器和電子市場,約占總數(shù)的28%。1997年,這兩個(gè)市場成為銅消耗的第二大終端用戶,擁有25%的股份。在許多電器產(chǎn)品中,(例如:電線、母線、變壓器繞組、重型馬達(dá)、電話線和電話電纜)銅的使用壽命都相當(dāng)?shù)亻L,只有經(jīng)過20到50年以后,里面的銅才可以進(jìn)行回收利用。其他含銅的電器和電子產(chǎn)品(比如:小型電器和消費(fèi)電子產(chǎn)品)使用壽命則比較短,一般是5-10年。商業(yè)性電子產(chǎn)品和大型電器產(chǎn)品通常要回收的,因?yàn)樗鼈兂秀~以外,還有其他珍貴的金屬。盡管如此,小型的電子消費(fèi)產(chǎn)品的回收率還是相當(dāng)?shù)偷?,因?yàn)樗鼈兝锩鎺缀鯖]有多少銅元素。
隨著電子領(lǐng)域科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展,一些陳舊的含銅產(chǎn)品越來越過時(shí)了。比如,在二十世紀(jì)80年代, 電話轉(zhuǎn)換站和中央營業(yè)所是銅和銅合金碎屑的主要來源,但是數(shù)字轉(zhuǎn)換的出現(xiàn)使得這些笨重的、金屬密集的東西變得越來越過時(shí)了。
交通設(shè)備是銅的第三大市場,約占總數(shù)的13%,與二十世紀(jì)60年代基本相同。盡管交通的重要性沒有改變,但是銅的使用形式卻發(fā)生了很大的變化。許多年來,自動(dòng)散熱器是這方面最重要的終端用戶;然而,銅在自動(dòng)電器和電子產(chǎn)品中的使用飛速增長,而在熱交換器市場中的使用則有所下降。小轎車的平均使用壽命是10-15年,幾乎所有的銅(包括散熱器和配線)都是在它的整體拆卸和回收前來進(jìn)行回收的。
工業(yè)機(jī)器和設(shè)備是另外一個(gè)主要的應(yīng)用市場,在當(dāng)中銅往往有比較長的使用壽命。然而,銅在這一市場中的使用并沒有增長,現(xiàn)在只占總使用量的12%,而60年代則是21%。消費(fèi)產(chǎn)品和一般性產(chǎn)品的相對(duì)重要性也從60年代的13%降到70年代的9%。硬幣和軍火是這方面主要的終端用戶。子彈很少回收,一些硬幣可以熔化,而還有許多則由收藏者或儲(chǔ)蓄者保存,不可以進(jìn)行回收。
c.銅資源的回收
銅是相當(dāng)耐用的。它具有導(dǎo)電性,通常不會(huì)隨著時(shí)間的推移而腐蝕或惡化。因而銅經(jīng)常用于生產(chǎn)使用壽命比較長的產(chǎn)品。1997年建筑業(yè)對(duì)銅的消耗量大約占全美國銅消耗量的42%,比1960年增長22%?,F(xiàn)在家中對(duì)銅的使用也比過去50年或100年前明顯增多了。
一個(gè)建筑的基礎(chǔ)設(shè)施可以擴(kuò)大或現(xiàn)代化,但是家居或辦公室中的銅線、銅管和黃銅配件則幾乎不需要替換。因?yàn)殂~的使用壽命比較長,并且家居中所包含的銅要比現(xiàn)在建筑結(jié)構(gòu)中所包含的要少,所以建筑和建設(shè)行業(yè)里只有少量的銅碎屑。
對(duì)于建筑銅線、銅管和銅配件來說, 舊銅屑的回收率(即舊銅屑的消耗量與銅的消耗總量的比值)與鋼、鋁和塑料相比是比較低的。其原因是包裝產(chǎn)品(都是鋼、鋁和塑料的主要終端用戶)只有長達(dá)幾星期的周期,可以在一年內(nèi)回收好幾次。但是從另一個(gè)角度講,銅制產(chǎn)品一般使用壽命比較長。這就影響了用來回收的銅屑的供應(yīng)量。
附:美國市場銅回收狀況
銅和銅合金回收起來很容易。1997年,從美國加工的碎屑中回收了145萬噸銅,也就在同一年美國還出口了379,000噸的銅和銅合金。美國從國內(nèi)礦藏和國外原料中所提取的初級(jí)精銅總量20噸。大約2/3的含銅碎屑都是新碎屑,而1/3是舊碎屑。
美國擁有發(fā)達(dá)的基礎(chǔ)設(shè)施,可以將銅屑提供給熔煉廠、冶煉廠、軋銅廠、鑄造廠、鑄錠廠和其他地方。這些加工廠需要銅屑來進(jìn)行加工或是為了節(jié)約成本。1997年大約19%的銅是用熔爐加工的。在美國熔煉的銅大部分來自與采礦作業(yè)相聯(lián)系的初級(jí)冶煉廠。這些工廠中的大部分并不使用銅屑,盡管有一些會(huì)使用少量的銅屑來控制轉(zhuǎn)換器中熔化銅的溫度。在美國,有兩個(gè)中級(jí)冶煉廠,在Illinois州的Chemetco 廠和在喬治州的南方電力設(shè)備廠,這個(gè)廠主要加工銅屑。這些廠的原料都是沒有雜質(zhì)的舊銅屑,在進(jìn)行回收之前,這些舊銅屑必須得升級(jí)。
美國的大部分初級(jí)精煉廠都依賴初級(jí)冶煉廠的泡銅和正電極作為它們主要的原料供應(yīng)來源。不過,還是有一小部分精煉廠加工高級(jí)的一號(hào)銅屑或收購銅屑中的泡銅或正電極。一般來說,用火冶煉的鑄塊或是從二級(jí)原料中獲得的負(fù)電極并不是可以用于任何地方。這些原料的大部分都用在軋銅廠。二次陰極可能不適合用于細(xì)線的生產(chǎn),所以它最初只是用于往宅線的生產(chǎn)。一些二次陰極還與來自初級(jí)冶煉廠的陰極混合,用于其他電線和電纜的生產(chǎn)中。
南方電纜廠利用高級(jí)銅屑來生產(chǎn)陰極,這種陰極與購買的負(fù)電極一同用于電線和電纜的生產(chǎn)中。Warrenton精煉廠是另一個(gè)銅屑加工廠,它主要生產(chǎn)火法精煉的鑄塊。Reading工業(yè)和Cerro銅業(yè)經(jīng)營管理為制管廠提供原料的銅屑加工廠。加拿大的Noranda和Asarco在它們的初級(jí)冶煉廠中都使用高級(jí)銅屑。美國的精煉廠加工的銅屑占全美回收銅的10%左右。
軋銅廠是美國最大的銅屑消費(fèi)者,約占全美銅屑消費(fèi)總量的50%以上。這些軋銅廠既使用銅屑,也使用合金銅屑。這些原料必須是高級(jí)的,因?yàn)樗皇且僖睙捯淮?,并不進(jìn)行任何精煉。其中的許多銅屑都是新的。比如,在合金棒磨機(jī)廠所使用的銅屑很大一部分是來自消費(fèi)者的回爐廢銅?;貭t廢銅也是條銅和片銅生產(chǎn)商的一個(gè)主要原料供應(yīng)源,但是制管廠都是用買來的銅,而不是上稅的銅。碎屑中平均約含有56%全美軋銅廠所需原料。
鑄錠生產(chǎn)廠和鑄造廠都依靠碎屑來獲得銅,在1997年,銅屑占他們銅需求量的93%。生產(chǎn)鑄造產(chǎn)品對(duì)這種原料的要求一般來說沒有生產(chǎn)包金鉑產(chǎn)品或繪制產(chǎn)品的要求苛刻,因此鑄塊生產(chǎn)商和鑄造廠就可以用低級(jí)的銅和銅合金碎屑來進(jìn)行生產(chǎn)。
銅有很高的內(nèi)在價(jià)值,它使銅的回收變得相當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)。碎屑收藏者、交易者、加工者和消費(fèi)者所需要的基本設(shè)施都沒有得到市政府的支持,也沒有任何報(bào)酬項(xiàng)目。
當(dāng)軋銅廠將銅屑從消費(fèi)者那兒回收來的時(shí)候,這些銅屑的價(jià)格只是銅屑中金屬價(jià)格的90%。例如,當(dāng)銅棒磨廠調(diào)整它們的價(jià)格時(shí),他們就會(huì)規(guī)定一個(gè)“黃銅棒金屬價(jià)值銷售價(jià)”和一個(gè)“向消費(fèi)者回收的回收價(jià)” 在美國的期貨市場上,銅屑的售價(jià)一般要比COMEX 交易市場上規(guī)定的銅價(jià)略低一些。
4.影響銅價(jià)格的因素
a.國際經(jīng)濟(jì)形勢。商品市場與經(jīng)濟(jì)形勢的相關(guān)之處是顯而易見的,尤其是當(dāng)今世界經(jīng)濟(jì)日趨全球化,商品市場與經(jīng)濟(jì)有著更多的關(guān)聯(lián)性,因此銅的價(jià)格與經(jīng)濟(jì)形勢密切相關(guān)。銅的消費(fèi)主要集中在發(fā)達(dá)工業(yè)國家,這些國家如美國、日本、西歐等國的經(jīng)濟(jì)狀況對(duì)銅價(jià)影響更大,一般來說,經(jīng)濟(jì)形勢好,銅的需求增加,價(jià)格上升,反之則下降。
b.生產(chǎn)國的生產(chǎn)狀況。智利是銅資源最豐富和世界最大的銅出口國,非洲中部的贊比亞和扎伊爾也是重要的產(chǎn)銅國,它們生產(chǎn)的銅幾乎全部用于出口,它們的生產(chǎn)狀況對(duì)國際銅市場影響很大。這三個(gè)國家的政治局勢一直不太穩(wěn)定,勞資糾紛也時(shí)常爆發(fā),這對(duì)銅價(jià)也產(chǎn)生直接影響。
c.季節(jié)性影響。銅價(jià)的季節(jié)性波動(dòng)較明顯,每年的一月份為低谷,八月份創(chuàng)高價(jià)。
d.產(chǎn)業(yè)政策的影響。由于銅主要用在電氣、電子、建筑、機(jī)械及運(yùn)輸業(yè),所以國家對(duì)這些行業(yè)的產(chǎn)業(yè)政策對(duì)銅價(jià)有著更重要影響。
e.替代品的價(jià)格。在電訊工業(yè)中,銅一直是重要原料,但由于光導(dǎo)纖維技術(shù)的推廣與應(yīng)用,對(duì)銅的地位提出挑戰(zhàn),同時(shí),鋁等金屬材料與銅有著同等屬性,在大部分使用領(lǐng)域中也代替了銅。
f.庫存量的影響。庫存量是影響銅價(jià)的重要因素之一。企業(yè)在不同的市場情況下,會(huì)采取不同的措施增加或減少庫存。以保證生產(chǎn)所需原料或加快資金流轉(zhuǎn),政府在不同時(shí)期也會(huì)利用吞吐儲(chǔ)備來穩(wěn)定銅市。
g.其它政策、法規(guī)的影響。由于銅市場是一個(gè)國際性市場,國際貿(mào)易量很大,所以增加有關(guān)國家的進(jìn)出口政策、匯率體系、打擊走私的力度等方面因素的變化,對(duì)銅價(jià)也會(huì)產(chǎn)生影響 。
5.國內(nèi)銅價(jià)格趨勢的特點(diǎn)
國內(nèi)自1993年3月11日正式推出銅期貨交易,是國內(nèi)比較規(guī)范,比較成熟的交易品種之一,其價(jià)格已成為國內(nèi)銅現(xiàn)貨交易的重要指導(dǎo)價(jià)格,縱觀幾年來的走勢,國內(nèi)銅期貨價(jià)格有以下一些特點(diǎn):
a.上海金屬交易所與倫敦金屬交易所(LME)兩個(gè)市場趨勢相同,彼此互為影響;
b.上海金交所又有自己的技術(shù)特點(diǎn),并沒有喪失其獨(dú)立性:
c.相對(duì)其它品種,期銅價(jià)格振蕩相對(duì)較小很難發(fā)生大戶操縱市場,惡性逼倉等
6.銅及銅產(chǎn)品分類
A .按自然界中存在形態(tài)分類
自然銅------銅含量在99%以上,但儲(chǔ)量極少;
氧化銅礦-----為數(shù)也不多
硫化銅礦-----含銅量極低,一般在2--3%左右,世界上80%以上的銅是從硫化銅礦精煉出來的。
B.按生產(chǎn)過程分類
銅精礦----冶煉之前選出的含銅量較高的礦石。
粗銅------銅精礦冶煉后的產(chǎn)品,含銅量在95-98%。
純銅------火煉或電解之后含量達(dá)99%以上的銅?;馃捒傻?9-99.9%的純銅,電解可以使銅的純度達(dá)到99.95-99.99%。
C.按主要合金成份分類
黃銅-----銅鋅合金
青銅-----銅錫合金等(除了鋅鎳外,加入其他元素的合金均稱青銅)
白銅-----銅鈷鎳合金
D、按產(chǎn)品形態(tài)分類:銅管、銅棒、銅線、銅板、銅帶、銅條、銅箔等
以上信息僅供參考